Izochorický proces

Zdroj obrázka / Getty Images

Izochorický proces je a termodynamický proces v ktorom objem zostáva konštantný. Keďže objem je konštantný, systém nepracuje a W = 0. („W“ je skratka pre prácu.) Toto je možno najjednoduchšie regulovateľná termodynamická premenná, pretože ju možno získať umiestnením systému do utesneného kontajner, ktorý sa nerozťahuje ani nezmršťuje.

Prvý zákon termodynamiky

Aby ste pochopili izochorický proces, musíte pochopiť prvý zákon termodynamiky, ktorý hovorí:

'Zmena vnútornej energie systému sa rovná rozdielu medzi teplom pridaným do systému z jeho okolia a prácou vykonanou systémom vo svojom okolí.'

Aplikácia prvý zákon termodynamiky v tejto situácii zistíte, že:

delta-Od delty- IN je zmena vnútornej energie a Q je prenos tepla do alebo zo systému, vidíte, že všetko teplo pochádza buď z vnútornej energie alebo ide do zvyšovania vnútornej energie.

Konštantný objem

Je možné vykonávať prácu na systéme bez zmeny objemu, ako v prípade miešania kvapaliny. Niektoré zdroje používajú v týchto prípadoch výraz „izochorický“ vo význame „nulová práca“ bez ohľadu na to, či došlo k zmene objemu alebo nie. Vo väčšine jednoduchých aplikácií však túto nuanciu nie je potrebné brať do úvahy - ak objem zostáva konštantný počas celého procesu, ide o izochorický proces.

Príklad výpočtu

Webová stránka Jadrová energia , bezplatná, nezisková online stránka vytvorená a spravovaná inžiniermi, poskytuje príklad výpočtu zahŕňajúci izochorický proces.

Predpokladajme izochorické pridávanie tepla v ideálnom plyne. V an ideálny plyn molekuly nemajú objem a neinteragujú. Podľa zákon o ideálnom plyne , tlak sa mení lineárne s teplotou a množstvom a nepriamo s objem . Základný vzorec by bol:

pV = nRT

kde:

• p je absolútny tlak plynu
• n je množstvo látky
• T je absolútna teplota
• V je objem
• R je ideálna alebo univerzálna plynová konštanta rovná súčinu Boltzmannova konštanta a Avogadrovou konštantou
• K je vedecká skratka pre Kelvin

V tejto rovnici je symbol R konštanta nazývaná univerzálna plynová konštanta ktorá má rovnakú hodnotu pre všetky plyny – konkrétne R = 8,31 Joule / Krtko K.

Izochorický proces môže byť vyjadrený zákonom ideálneho plynu ako:

p/T = konštanta

Keďže proces je izochorický, dV = 0, tlakovo-objemová práca sa rovná nule. Podľa modelu ideálneho plynu možno vnútornú energiu vypočítať podľa:

∆U = m c_v∆T

kde nehnuteľnosť c_v(J/mol K) sa označuje ako špecifické teplo (alebo tepelná kapacita) pri konštantnom objeme, pretože za určitých špeciálnych podmienok (konštantný objem) súvisí zmena teploty systému s množstvom energie pridanej prenosom tepla.

Keďže systém nevykonáva žiadnu prácu, ani na ňom nie je vykonaná žiadna práca, diktuje to prvý zákon termodynamiky ∆U = ∆Q. Preto:

Q = m c_v∆T